Von Lucas Niño Was haben Windräder, (Elektro)-autos und sterile medizinische Ausrüstung gemeinsam? Nun, ohne Plastik wären sie nicht denkbar oder deutlich weniger effizient. Plastik ist zwar kein besonders stabiler Werkstoff, aber es ist einer, der eine dem Leben sehr fremde Chemie anwendet. Metalle können rosten oder korrodieren, Holz und Papier bestehen aus ehemaligen Lebewesen und können auch von Lebewesen zersetzt werden. Nur die klassischen Plastiksorten sind chemisch gegenüber dem Abbau von Mikroorganismen und vielen Umwelteinflüssen stabil. Er wird aus Erdölbestandteilen unter z.T. sehr exotischen Bedingungen hergestellt. Das Ende des Erdöls – auch trotz erneuerbarer Energien ein Problem Doch Erdöl ist endlich! Einst gab es Schreckensvisionen, dass eines Tages das Licht ausgeht, sobald es kein Öl mehr gibt. Dieser Schrecken verblasst heute zumindest in Deutschland langsam mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien. Wie erwähnt ist Erdöl auch der Ausgangsstoff für die Plastikproduktion. Auf Einwegplastik wollen einige Leute zunehmend verzichten. Jedoch wie würde eine Welt ohne moderne Medizin und Windräder aussehen? Verschwände heute das gesamte Erdöl von der Welt wäre unser Leben wahrscheinlich sehr vegan, da eigentlich nur pflanzliche Lebensmittel und vielleicht Eier und Trockenfleisch wirklich haltbar genug sind, um ohne Plastikverpackung lange zu lagern. Unsere Schreckensvision ist heute eher, dass all die Dinge, die heute durch die Petrochemie (Produktion von Gütern auf Basis von Erdöl) von den verbleibenden Ölvorräten abhängen – und uns eines Tages eher sehr viele notwendige Medizinprodukte fehlen. Je besser, desto problematischer Nun gut, auch Erdöl entstammt strenggenommen verwesten Lebewesen vom Meeresgrund aber die chemischen Reaktionen, mit denen wir aus einzelnen Molekülen ganze Gegenstände herstellen sind anders als die Reaktionen, die die Natur kennt. Deshalb gibt es auch kaum Lebewesen, die fossiles Plastik in der Natur abbauen können. Die Reaktionen, die nötig wären, um Plastik zu zersetzen sind i.d.R. sehr energieaufwendig oder benötigen extreme Bedingungen. Auch deswegen sind bisher wenige Lebewesen entdeckt worden, die Plastik chemisch verarbeiten konnten (Beispielsweise Mottenraupen Galleria Melonella und Bakterien Idonella Sakaiensis) und die meisten dieser sind kaum fähig im Meer Mikroplastik anzugreifen. Packen wir eine Spritze, ein Lebensmittel in eine Verpackung aus Plastik, werden es vermutlich nie Bakterien schaffen, sich in die Verpackung durchzufressen und das Verpackte zu verderben. Vorausgesetzt die vorhergenannten Lebewesen verbreiten sich nicht in unserer Umwelt. Aber gerät die Verpackung mitsamt Inhalt ins Meer, wird sich dort auch niemand finden, der es auflöst. Das ist bei einem Stück Papier oder einer Bananenschale anders. Der Plastik-nicht-Kreislauf Doch es gibt noch ein Problem: Okay, vielleicht wird das Erdöl der Welt nichtmehr zu CO2 verbrannt… Aber Plastik herzustellen ist im Endeffekt auch eine Form von CO2-Produktion! Es gibt prinzipiell drei Wege mit Plastikabfall umzugehen: Recyceln, Verbrennen oder in die Umwelt geraten lassen. Recyclen ist erstaunlicherweise eher eine Einbahnstraße. Die Struktur und Qualität von Plastikprodukten ist in den meisten Plastiktypen (bspw. PE/PP) dauerhaft nicht zu erhalten. Und die Plastiktypen, die oft bis unbegrenzt oft recycelt werden können (bspw. PET) müssen aufwändig aussortiert werden. Das nächste Erstaunliche ist, dass Verbrennen und in die Umwelt geraten lassen eine sehr ähnliche Folge für unsere Atmosphäre haben. Plastikprodukte…

Von Chantal Bohn Jeden Tag strömen rund 10.000 Liter Luft durch unseren Körper. Das passiert ganz von allein. Wir müssen uns keine Gedanken darüber machen - aber vielleicht sollten wir das. Denn mit jedem Atemzug nehmen wir neben dem lebensnotwendigen Sauerstoff auch zahlreiche Schadstoffe auf. Diese haben nicht nur Auswirkungen auf unsere Gesundheit, sondern auch auf Umwelt und Klima. Die Grundbestandteile der Luft Die Erdatmosphäre besteht im wesentlichen aus Stickstoff (78,08 %), Sauerstoff (20,94 %), Argon (0,93 %) und dem viel diskutierten Kohlenstoffdioxid (0,038 %). Das ist soweit Schulwissen. Die genaue Zusammensetzung kann je nach Wetterlage, Höhe und anderen Faktoren leicht variieren. Zusätzlich zu den Hauptbestandteilen befinden sich aber noch weitere Gase und Aerosole in der Luft. Obwohl Aerosole fast ausschließlich im Zusammenhang mit Gesundheitsrisiken genannt werden, sind sie erstmal nichts schlimmes. Aerosole sind nämlich nichts weiter als flüssige oder feste Partikel, die sich in der Luft befinden. Dazu zählen also auch Meersalz in der Ostseeluft und (zumindest für die meisten Menschen) harmlose Pollen im Sommer. Schadstoffe in der Luft Zu den sonstigen Bestandteilen der Luft zählen jedoch ebenso Stoffe, die für uns und die Natur schädlich sein können. Laut der US-amerikanischen Umweltbehörde (EPA) sind das vor allem Kohlenstoffmonoxid, Blei, Stickstoffoxide, bodennahes Ozon, Feinstaub und Schwefeldioxid. Zwar gibt es auch natürliche Schadstoff-Quellen (z.B.Vulkanausbrüche), doch ein Großteil der Emissionen ist menschlichen Ursprungs. Kohlenstoffmonoxid (CO) ist ein toxisches Gas, welches bei unvollständiger Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht. Das kann zum Beispiel bei Waldbränden, Vulkanaktivität, Verbrennungsmotoren und Kaminfeuern der Fall sein. Blei (Pb) hingegen ist ein giftiges Schwermetall, was vorwiegend durch Autoverkehr produziert wird. Zum einen wurde Blei Benzin als Klopfmittel hinzugefügt, aber auch durch Abrieb von Bremsen und Reifen können Blei-Partikel in die Umwelt gelangen. Mit Stickstoffoxiden (NOx) sind meist Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) gemeint. Diese gasförmigen Verbindungen entstehen bei Nebenreaktionen während der Verbrennung. Ozon (O3) ist den meisten nur in Verbindung mit der Ozonschicht ein Begriff. Doch das giftige Gas, welches aus Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen hervorgeht, überschreitet auch am Boden immer häufiger die gesundheitlich unbedenkliche Konzentration. Feinstaub umfasst eine weite Gruppe an Partikeln, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen und anhand ihrer Größe in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Hauptverursacher sind Reifenabrieb, Verbrennungsmotoren, und die Tierhaltung. Den Abschluss dieser Liste macht das Gas Schwefeldioxid (SO2), was bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe abgegeben wird.  Die Konzentration der verschiedenen Schadstoffe ist lokal sehr verschieden und hängt von den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten ab. Neben einer Stadtautobahn setzt sich die Luft anders zusammen als neben einem Kuhstall oder einer Erdölraffinerie. Allerdings muss man auch erwähnen, dass zumindest in Deutschland die Konzentrationen der meisten Schadstoffe seit 1990  zurückgegangen sind. Das liegt vor allem an EU-Richtlinien (z.B. Göteborg-Protokoll), Brennstoffwechsel im privaten und vor allem industriellen Bereich sowie verbesserten Industrieanlagen.  Gesundheitliche Folgen Obwohl der Anteil an schädlichen Stoffen im Vergleich zu Stick- und Sauerstoff winzig erscheint, können die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit gravierend sein. Circa 91% der Weltpopulation leben in Gegenden, in denen die WHO-Richtlinien für Schadstoffbelastung in der Luft überschritten werden. Insgesamt werden 7 Milionen frühzeitige…

Grüne Stadt: Fassadenbegrünung mit Algen Solaga entwickelt natürliche Lösungen zur Verbesserung der Luftqualität. Unsere laufenden Forschungen zielen darauf ab, nachhaltige Lösungen für die Biofiltration von Luftschadstoffen, sowie für die dezentrale Energieerzeugung bereitzustellen. Diese sollen sich der Lösung von heutigen Umweltproblemen widmen.Die Forschung ist auf die Entwicklung neuer Fassadenelemente fokussiert und baut auf der technischen Nutzung von Biofilmen sowie Erkenntnissen der Grundlagenforschung zu subaerischen Biofilmen und Ergebnissen der angewandten Forschung zur Besiedlungsneigung von Wärmedämmverbundsystemen auf.  Am Ende des Projektes sollen erste mit Algenbiofilmen begrünte Fassadenelemente für Häuser und Gärten gefertigt werden:  https://www.youtube.com/watch?v=wMi2Vzmh-dc ganzjährig ansprechende Optik  Bindung von Luftschadstoffen  Verbesserung des Stadtklimas durch Reduzierung des innerstädtischen Hitzeinseleffekts  Erhöhung der Biodiversität im städtischen Raum  geringes Flächengewicht und einfache Montage  geringer Wartungsaufwand https://www.youtube.com/watch?v=f6rt4gIJUfANehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf Kontakt Die Stadtentwicklung, die durch den Bau von Häusern, Wohnblöcken und Industrieanlagen gekennzeichnet ist, hat zu einer Verringerung der Grünflächen in städtischen Gebieten geführt. Städtische Gebiete sind eine treibende Kraft für Industrie und Innovation, und ihre nachhaltige Entwicklung ist eine der Hauptaufgaben für die Zukunft. In 20 Jahren werden 2/3 der Bevölkerung in Städten leben, die das Zentrum der Urbanisierung in den Ländern sind. Viele Jahre lang konzentrierten sich die Debatten über die Urbanisierung auf die Entwicklung der intelligenten Stadt, doch nun haben sich die Machthaber auf die Lebensqualität und das Wohlergehen ihrer Einwohner konzentriert. Diese beiden Aspekte umfassen eine Kette von Faktoren, die aus städtischer Mobilität, Beschäftigung, individuellem Wohlbefinden und dem Bau von Erholungsgebieten für die Bewohner besteht. Eine solche Stadt ist Singapur, wo das Wachstum der Grünflächen zu einem Zustrom talentierter Menschen geführt hat, die dies als Vorteil der Stadt erkannt haben. In Deutschland hingegen zwingt die Verschmutzung der Stadtzentren die Entwicklung von Grünflächen weiter voranzutreiben. Grünflächen in Städten wirken sich nicht nur auf Wohlbefinden, Gesundheit und Stressabbau aus, sondern beeinflussen auch den Energieverbrauch von Gebäuden und das Mikroklima der Stadt, was mit verstärkten Investitionen in Stadtplanung und Architektur verbunden ist. Forscher aus Berlin, Hongkong, London, Los Angeles und Melbourne untersuchten die Morphologien der einzelnen Städte und kamen zu dem Schluss, dass sich der geografische und klimatische Kontext auf die Lärm-, Staub- und Wärmebelastung auswirkt. In Zusammenarbeit mit dem Institut für städtische Ökophysiologie der Humboldt-Universität zu Berlin entwickelten die Forscher Ergebnisse zur Wirkung von Pflanzen und nutzten sie in dreidimensionalen Simulationen, um den Nutzen von Grünflächen in diesen fünf Städten zu bewerten. Gemeinsam kamen sie zu dem Schluss, dass sie die Auswirkungen von städtischen Wärmeinseln, Lärm und Feinstaub reduzieren. Grüne Gebäudehüllen können den Staubgehalt in der Luft um bis zu 20% und den Verkehrslärm um bis zu 10 dB(A) reduzieren. Geringere Luftverschmutzung: Die Politiker versuchen, die Luftverschmutzung durch den Autoverkehr zu reduzieren. Leider sind ihre Versuche erfolglos geblieben und haben nicht das von der Weltgesundheitsorganisation empfohlene Niveau erreicht, so dass weitere Maßnahmen erforderlich sind. Mit Hilfe von Luftströmungssimulationen untersuchten die Forscher, wie Straßenräume und Gebäudetypologien in den fünf oben untersuchten Städten die Luftströmung in und um Gebäude beeinflussen. Dabei wurde eine Windgeschwindigkeit von 4 m/s verwendet und die Wirksamkeit der grünen Fassade, die…

Wie warm es auf der Erde ist, wird im Wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt: Wie stark die Sonne auf die Erde strahlt und wie gut die Erde diese Strahlung als Wärme speichern kann. Helle Erdoberfläche wie Eis, Sandwüste oder helle Wolken reflektieren Sonnenstrahlung, dunkle Oberflächen, v.a. Meere absorbieren sehr viel Wärme. Das ist etwas kontraintuitiv, aber die Farbe von Wasser hängt stark vom Blickwinkel ab. Steht man an einem See oder Meer und scheint die Sonne flach über das Wasser in die eigenen Augen, erscheint es hell, fast weiß. Aus dem Weltraum, wenn das Licht von der Sonne aus senkrecht ins Meer scheint erscheint es dunkelblau, fast schwarz. Zusammensetzung der Atmosphäre Ein zweiter wichtiger Faktor ist die Zusammensetzung der Atmosphäre: Gase wie Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) speichern weniger Wärme, während Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), FCKW und einige andere mehr speichern (deshalb die Bezeichnung Treibhausgase). Die Produktion von FCKW als Kältemittel für Kühlschränke tut dem Klima also genauso wenig einen Gefallen, wie die Methanentstehung in der Viehwirtschaft. Tatsächlich aber ist der Einfluss von CO2 viel größer. Kohlenstoffkreislauf In der Natur entsteht und verschwindet Kohlenstoff auch ohne den Menschen regelmäßig im sogenannten Kohlenstoffkreislauf. Dieser besteht im Wesentlichen darin, dass Pflanzen und Algen CO2 und H2O (Wasser) verbrauchen um O2 und Biomasse (CH-reiche Verbindungen) herzustellen. Im Gegenzug dazu müssen Tiere im Meer und an Land die Biomasse und das O2 zu Wasser und CO2 umwandeln, damit die Pflanzen wieder die Ausgangsstoffe für ihre Produktion haben. Spannend: Ein sehr kleiner Teil der Biomasse ging kontinuierlich über Jahrmillionen verloren, indem Lebewesen (die aus Biomasse bestehen) in unterirdischen Lagerstätten eingeschlossen und zu Erdöl, Erdgas, Kohle umgewandelt wurden. Dadurch wurde etwas Kohlenstoff und Wasserstoff kontinuierlich entnommen. Die Menschheit beeinflusst diesen Kreislauf bisher in zwei Wegen: Erstens wandeln einige Menschen dichte, 20-60 Meter hohe Wälder in 1-2 Meter hohe Plantagen um. Nun landet natürlich ein gewisser Teil der Wälder kurzfristig in Möbeln, aber langfristig behalten wir die Biomasse der Wälder nicht als Holz etc. in unseren Siedlungen und viel davon wird zu CO2 und Wasser. Der zweite Faktor ist die Nutzung fossiler Brennstoffe wie Erdgas, Öl (CH-verbindungen), Kohle (vorallem C)). Dies stellt Kohlenstoff dar, der Millionen Jahre keinen Kontakt zur Atmosphäre hatten und wird mit Sauerstoff zu CO2 und Wasser verbrannt. Durch beide Methoden wird gebundener Kohlenstoff zu dem Treibhausgas CO2. Die Vergangenheit zu verstehen kann helfen sich die Zukunft vorzustellen. Durch Analyse von Boden und Meeren ist es Wissenschaftlern möglich den O2- und CO2 Gehalt der Atmosphäre von vor Jahrmillionen zu ermitteln Dadurch konnten sich interessante Einblicke in das sensible O2-CO2 -Gleichgewicht zeigen. Vor 2.500 Milllionen Jahren gab es kaum Sauerstoff. Dieser reagierte leicht mit Wasserstoff und Kohlenstoff zu jeweils Wasser und CO2. Aber es kamen Bakterien in den Meeren auf, die das CO2 nutzten, um das erste mal Photosynthese durchzuführen. Der Sauerstoffanteil in der Atmosphäre stieg an, der CO2 Gehalt sank. Dadurch konnte die Erde weniger Wärme aufnehmen und die Gletscher vergrößerten sich. Interessanterweise gab es irgendwann einen Punkt, an dem die wachsenden Eisflächen so viel…

Laut des Berichts der europäischen Umweltagentur (European Environment Agency, EEA) tragen belastende Umweltfaktoren zur Verschlechterung der Gesundheit und des Wohlbefindens der Menschen bei. Umweltprobleme Zu den Umweltproblemen gehören Luftverschmutzung, schlechte Wasserqualität (einschließlich Trink-, Bade- und Oberflächenwasser), Lärm, Chemikalien, Raumluftqualität, Klimawandel und Strahlung (ionisierend und nicht ionisierend). Die Umweltrisiken sind in der Gesellschaft nicht gleichmäßig verteilt - Menschen sind unterscheidlich stark von ihnen betroffe. Die Forscher untersuchten dabei die Auswirkungen auf Wohlbefinden und Gesundheit.   Luftverschmutzung  Luftverschmutzung ist einer der größten Umweltverschmutzer, insbesondere in städtischen Gebieten. Die hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit schwerwiegendsten Umweltschadstoffe sind Stickstoffdioxid, Feinstaub und Ozon. Luftverschmutzung beeinträchtigt das Atmungs- und Kreislaufsystem. Sie verursachen eine verminderte Lungenfunktion, Atemwegsinfektionen und Asthma. Wissenschaftler kombinieren Luftverschmutzung mit Typ-II-Diabetes, Alterung, Fettleibigkeit, seniler Demenz und Alzheimer-Krankheit. Lärm und Umweltgesundheit  Umgebungslärm gilt als zweitwichtigster Umweltfaktor, der die psychische und physische Gesundheit und das Wohlbefinden beeinflusst. Das 7. Umweltaktionsprogramm enthielt Maßnahmen zur Verringerung der Umweltlärmbelastung bis 2020. In dem Bericht schrieben sie, dass die Lärmbelastung der Umwelt allmählich auf den von der WHO empfohlenen Wert zurückgeht, dass aber die Zahl der Menschen, die hohen Lärmpegeln ausgesetzt sind, nicht zurückgegangen ist und dass Millionen von Menschen immer noch hohen gesundheitsschädlichen Lärmpegeln ausgesetzt sind. Letztlich ist es nicht gelungen, die Lärmbelastung der Umwelt auf das von der WHO empfohlene Niveau zu reduzieren.  Lärmexposition kann zu Hörstörungen führen, die die Gesundheit nicht beeinträchtigen. Direkte Schädigung des Gehörs durch Lärm führt zu Hörverlust und Tinnitus. Die Ursache ist Lärm am Arbeitsplatz, zu laute Musik und Feuerwerk. Längere Lärmexposition führt zu ungeprüften Lärmwirkungen, die das Ergebnis physiologischer und psychologischer Reaktionen auf Stress sind. Stressreaktionen führen bei Kindern zu schlechtem Schlaf, Ärger, Herz-Kreislauf- und Stoffwechselproblemen, Blutdruckveränderungen und Beeinträchtigung der kognitiven Funktionen.  In Europa wurde festgestellt, dass Lärm jedes Jahr zu 48.000 neuen Fällen von Herzkrankheiten und 12.000 vorzeitigen Todesfällen beiträgt. Mehr als 21 Millionen Menschen leiden unter hoher Lärmbelästigung und 6,5 Millionen unter Schlafstörungen. Fluglärm hat bei 12.500 Kindern zu Störungen im Schulunterricht geführt, weil sie weniger Strategien für den Umgang mit Lärm entwickelt haben als Erwachsene. Der Verkehr ist auch für Menschen, die in großen Städten leben, ein Problem. Studien zeigen, dass 20% der Bevölkerung der Europäischen Union hohen Lärmpegeln ausgesetzt sind, die durch Verkehrsmittel verursacht werden. Der Klimawandel  Der Klimawandel erhöht die Intensität und Häufigkeit von Wetter- und Klimaveränderungen auf europäischer und globaler Ebene. Die meisten extremen Wetterereignisse haben in Europa an Schwere, Dauer und Ausmaß zugenommen, darunter Hitzewellen, Hagel, Regenfälle, Überschwemmungen, Stürme, Waldbrände, Erdrutsche, Dürren, hohe Küstengewässer und Lawinen. Die Sommertemperaturen liegen über der Norm. Im Jahr 2019 wurden in Europa Rekordhitzewellen verzeichnet. Der drastische Klimawandel führt zu schwerwiegenden menschlichen Störungen und erhöht das Risiko infektiöser und nicht übertragbarer Krankheiten. Extreme Hitze, Überschwemmungen und Waldbrände stellen eine direkte Bedrohung für die Gesundheit dar und verursachen langfristig Veränderungen in der Verteilung von Allergenen und Infektionskrankheiten, die durch Veränderungen in Ökosystemen und sozioökonomischen Systemen noch verstärkt werden. Der Klimawandel hat besondere Auswirkungen auf schwangere Frauen, Menschen in schlechtem Gesundheitszustand, ältere Menschen und Kinder. Der Klimawandel wirkt sich auf das…

Biomimicry, Biomimetik, Bionik: Relativ neue wissenschaftliche Disziplinen machen sich Beispiele aus der Natur für neue Lösungsansätze zunutze. Das Wort Mimikry stammt aus dem Englischen und bedeutet Nachahmung. In der Biologie ist Mimikry, wenn wehrlose Tiere giftige oder gefährliche Tiere im Aussehen nachahmen, um sich vor Fressfeinden zu schützen. Die Wespenschwebfliege beispielsweise weist die gleichen schwarz-gelben Streifen auf ihrem Körper auf wie Wespen, ist jedoch im Gegensatz zu Wespen völlig harmlos. Durch diese Tarntracht wird sie weniger häufig von Vögeln oder anderen Feinden gefressen. https://www.solaga.de/alwe/ Nachahmen der Natur Biomimikry oder Biomimetik ist das Nachahmen oder Imitieren der Natur zum Lösen komplexer menschlicher Problemstellungen. Hierbei geht es nicht nur um technische Probleme, sondern auch gesellschaftliche und organisatorische Herausforderungen. Die Lösungsansätze in der Natur haben sich über die letzten 3,8 Milliarden Jahre entwickelt. Dabei haben sich nur die Ansätze, die am effizientesten und ökonomischsten mit den gegebenen Umweltbedingungen und den verfügbaren Energie- und Wasserressourcen umgehen, im Prozess der natürlichen Auslese durchgesetzt. Sofern können biologische Lösungen als das Ergebnis von Millionen gescheiterter Prototypen betrachtet werden. Die Idee Ansätze für technische Probleme in der Natur zu suchen entstand nicht erst in unserer heutigen Zeit. Leonardo da Vinci erforschte bereits Anfang des 16. Jahrhunderts die Konstruktionsprinzipien der Natur und versuchte sie zu kopieren sowie zu übertragen. Er analysierte den Vogel- und Fledermausflug und ihre Anatomie zum Entwurf von Flugmaschinen. Weitere historische Anwendungen von Bionik wären der Schiffsbau ebenfalls im 16. Jahrhundert und modernere Erfindungen wie der 1945 erfundene Klettverschluss, wahrscheinlich das berühmteste Beispiel für Bionik. Besteht aus einem flauschigen Band, das die Eigenschaften von Fell nachahmt und einem Band mit kleinen Widerhaken wie an den Früchten der Kletten, kopiert der Klettverschluss sein Funktionsprinzip direkt aus der Natur. Der Schweizer Georges de Mestral erfand den Klettverschluss zufällig durch einen Spaziergang mit seinem Hund. Nachdem er zahllose Kletten aus dem Fell des Tieres klauben musste, wurde er neugierig nach dem Mechanismus, der die Kletten an Oberflächen haften lässt und mikroskopierte sie. Dabei fand er heraus, dass die Borsten an den Früchten der Kletten in kleinen Widerhaken enden. Darin sah er das Potenzial zwei Materialien auf einfache Weise reversibel zu verbinden und entwickelte den Klettverschluss, den er sich unter dem Namen Velcro patentieren ließ. Auch wenn Ansätze bereits im 16. Jahrhundert gefunden werden können, ist die Biomimikry als neues Forschungsfeld zu betrachten, dessen Grenzen noch nicht eindeutig abgesteckt sind. So existiert auch eine Vielzahl von Begriffen für dessen Beschreibung wie Bionik, Biomimikry, Biomimetik oder Biomimese, für die wiederum eine Vielzahl von Definitionen existieren. Alle diese Begrifflichkeiten werden meistens synonym füreinander verwendet, jedoch werden Biomimikry und Bionik auch teils als unterschiedliche Bereiche des Forschungsfeldes gesehen.  Bionik vs. Biomimicry Der Begriff Bionik setzt sich aus den Wörtern Biologie und Technik zusammen und wurde erstmals 1960 von dem amerikanischen Luftwaffenoffizier E. J. Steele auf einem Kongress in Ohio geprägt. Die Bionik beschäftigt sich mit Einzellösungen für technologische Probleme, wie beispielsweise die Entwicklung schmutzabweisender Wandfarbe für Fassaden. Der sogenannte Lotus-Effekt wurde durch den Bonner Botaniker Wilhelm Barthlott entdeckt. In den 1970er Jahren fand…

Städtische Wärmeinseln sind eine Besonderheit des Stadtklimas. Sie entstehen durch Beton und Asphalt für Straßen und Gebäude in urbanen Räumen. Eine städtische Wärmeinsel (Urban Heat Island, UHI) ist ein Ballungsgebiet mit einer viel höheren Temperatur als die umliegenden ländlichen Gebiete. Die Wärme wird durch die Energie erzeugt, die von allen Autos, Bussen, Zügen und Menschen in den Großstädten, z.B. Paris, New York und London gehören, kommt. Städtische Wärmeinseln entstehen in hoch aktiven Gebieten mit einer hohen Bevölkerungszahl. Studien der EPA haben gezeigt, dass in vielen Städten der USA die Lufttemperatur im UHI um 5,6℃ höher ist als in der umgebenden Natur. BesonderheitOberfläche UHIAtmosphärische UHIZeitliche Entwicklung- Zu jeder Tages- und Nachtzeit anwesend- Am intensivsten tagsüber und im Sommer- Kann tagsüber klein oder nicht vorhanden sein- Am intensivsten nachts oder in der Morgendämmerung und im WinterSpitzenintensität (intensivste UHI-Bedingungen)- Mehr spärliche und zeitliche Variation:×Tag: von 18 bis 27 °F (10 bis 15℃ )×Nacht: von 9 bis 18 °F (5 bis 10℃)-weniger Variation×Tag: -1,8 bis 5,4 °F (-1 bis 3℃ )×Nacht: 12,6 bis 21,6 °F (7 bis 12℃)Typische Identifizierungsmethode-Indirekte Messung:×FernerkundungDirekte Messung:×Feste Wetterstationen×Mobile TraversenTypische Darstellung-Thermisches Bild-Isothermen-Karte-Temperatur-DiagrammTabelle 1. Grundlegende Charakteristik von oberirdischen und atmosphärischen städtischen Wärmeinseln (UHI). Entstehung in Städten Städtische Wärmeinseln entstehen durch den Ersatz der Vegetation durch Beton und Asphalt für Straßen, Gebäude und andere Strukturen, die notwendig sind, um die hohe Bevölkerungszahl unterzubringen. Häuser, Geschäfte und verschiedene Industriegebäude werden dicht beieinander gebaut, und die verwendeten Baumaterialien isolieren sehr gut oder erhalten die Wärme, so dass die Isolierung die Bereiche um die Gebäude herum wärmer macht. Diese Gebäude "absorbieren" die Sonnenwärme, anstatt sie zu reflektieren, wodurch die Oberflächen- und Umgebungstemperaturen steigen. Hohe Gebäude in Kombination mit engen Straßen erwärmen die zwischen ihnen eingeschlossene Luft und verringern so ihren Durchfluss. Die Vegetation der Stätte wird verdrängt oder zerstört, wodurch der natürliche Kühleffekt der Beschattung und die Verdunstung von Wasser aus Blättern und Boden verringert wird. Ein weiteres Beispiel ist die "Abwärme". Diese Abwärme wird von den Menschen und ihren Autos oder Fabriken erzeugt, die Energie, die die Menschen verbrennen, wird immer als Wärme freigesetzt, und sie hängt nicht davon ab, ob die Menschen täglich fahren, laufen oder leben. Die einfache Schlussfolgerung lautet: Je mehr Menschen an einem Ort sind, desto mehr Wärme wird erzeugt. Im Vergleich zu ländlichen Gebieten sind städtische Gebiete dicht besiedelt, so dass die Gebäude dicht aneinander gebaut werden. Manchmal bauen Ingenieure aufgrund von Platzmangel in der Stadt riesige Wolkenkratzer. All diese Bauten bedeuten eine große Wärmeverschwendung, denn die von der Isolierung erzeugte Wärme kann nirgendwohin, also bleibt sie in und zwischen den Gebäuden auf der städtischen Wärmeinsel. Warum sind Wärmeinseln interessant? Erhöhte Temperaturen von kleineren Hitzeinseln, insbesondere im Sommer, haben Auswirkungen auf die Lebensqualität und die Umwelt einer Gemeinde. Einige Wärmeinseln haben positive Auswirkungen, wie z.B. die Verlängerung der Vegetationsperiode von Pflanzen, die meisten haben negative Auswirkungen: - erhöhter Energieverbrauch - erhöhte Emissionen von Schadstoffen, Luft und Treibhausgasen - reduzierte Wasserqualität - Auswirkungen auf Gesundheit und Komfort des Menschen. Auswirkungen auf die Umwelt Städtische Wärmeinseln haben einen Einfluss auf die Temperaturänderungen…

Zu Beginn der Ausbreitung von Covid-19 waren die beiden Regionen in Italien mit der höchsten Sterblichkeit die Regionen mit der höchsten Luftverschmutzung. Ein Großteil der Bevölkerung in Städten ist einer Luftverschmutzung über dem Grenzwert ausgesetzt. Luftverschmutzung Luftverschmutzung beeinträchtigt die Umwelt und die menschliche Gesundheit. In den letzten Jahren ist die Zahl der Stoffe, die die Luft verschmutzen, zurückgegangen, was zur Verbesserung der Luftqualität in Europa beigetragen hat. Leider ist die Luftverschmutzung immer noch zu hoch, vor allem in städtischen Gebieten, wo die Emissionen viel höher sind. Das Überschreiten kritischer Werte für Stoffe wie Ozon, Kohlendioxid und Feinstaub ist lebensbedrohlich. Luftverschmutzung ist nicht nur ein Problem für das Land, aus dem sie emittiert wurde, sondern auch ein globales Problem, denn sobald sie in die Atmosphäre gelangt, kann sie eine Verschlechterung der Luftqualität in anderen Ländern verursachen. Ozon, Kohlendioxid und Feinstaub sind die häufigsten Luftschadstoffe und gelten als gesundheitsgefährdend. Die meisten Feinstaubpartikel werden durch Abrieb von Bremsbelägen, Reifen und Kupplungen verursacht. Die langfristigen Auswirkungen dieser Stoffe auf den menschlichen Körper können zu Gesundheitsproblemen, wie z.B. Erkrankungen der Atemwege, und zum vorzeitigen Tod führen. Bei weniger Feinstaub ist die Zahl der Todesfälle viel geringer. Die wissenschaftliche Forschung berichtet, dass es einen Zusammenhang zwischen Partikeln und Lungenentzündung gibt. In beiden Fällen, d.h. bei kurzer und langer Exposition gegenüber suspendierter Flüssigkeit, wurde eine höhere Anzahl von Fällen von Krankenhausbehandlung beobachtet. Bei Kindern verursacht Feinstaub Allergien und Mittelohrentzündungen. Eine weitere schädliche Substanz ist Benzopyren, ein Karzinogen, das in vielen Gebieten Europas, insbesondere in Mittel- und Osteuropa, über dem Schwellenwert liegt. Feinstaub Ein Feinstaub ist ein kleines und fast unsichtbares Feststoffteilchen. Sie werden in drei Klassen eingeteilt: Partikel mit 10 Mikrometer Durchmesser (PM10)Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5)Partikel mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer oder weniger (PM0,1). Sekundäre Feinstaubpartikel entstehen im Zusammenhang mit Stoffen und Gasen, z.B. Ammoniak, die mit den Abgasen von Strassenverkehr und Industrie reagieren. Auch Stickstoffdioxid wird als Vorläufer von Feinstaub (Sekundärpartikel) gezählt.Feinstaub entsteht in Kraftwerken, Feuerungsanlagen, Heizsystemen und Verbrennungsprozessen. In Städten trägt der Verkehr zur Bildung großer Mengen von Feinstaub bei, wobei hier der Reifenverschleiß und die Abnutzung von Autoreifen eine größere Rolle spielen als die Abgase. In der Landwirtschaft entsteht bei der Ausbringung von Gülle auf die Felder Ammoniak als Dünger, der mit den Schwefeloxiden und dem Stickstoff in der Luft reagiert.Es ist wissenschaftlich erwiesen, dass Feinstaub für die menschliche Gesundheit schädlich ist. Manchmal reichern sich gefährliche Verbindungen wie Schwermetalle oder Aluminium, die krebserregend wirken, auf der Oberfläche der Partikel an. Feinstaub an sich ist ebenfalls lebensbedrohlich. Das Risiko steigt, wenn die Partikel klein sind. Sie dringen dann tiefer in die Atemwege ein und gelangen über die Lungenbläschen sogar in die Blutbahn. Dies führt zu einer Konzentration des Blutes im Körper und zum Auftreten von Infarkten. Sie tragen auch zu kleinen Schlaganfällen bei, die durch ihr Eindringen in das Gehirn verursacht werden.Dies wird durch Studien der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der US-Umweltschutzbehörde (EPA) bestätigt. Sie haben viele epidemiologische Studien über die Auswirkungen von Feinstaub und seine Folgen für die…

Mittlerweile gilt als bekannt, dass sich das COVID-19-Virus in Innenräumen schnell verbreiten kann. Als Grund gelten in der Luft vorhandene Partikel: Aerosole. Was sind Aerosole? Aerosole sind ein kolloidales Gemisch aus flüssigen oder festen Partikeln, die in der Atmosphäre schweben. Diese schwebenden Partikel können auch als Aerosolpartikel oder Aerosolpartikel bezeichnet werden. Sie machen einen kleinen Teil der atmosphärischen Masse aus, haben aber einen erheblichen Einfluss auf das Klima und die Biogeochemie. Die Aerosolpartikel können nicht nur die atmosphärische Strahlung verändern, sondern auch die Eigenschaften der Wolken beeinflussen. Wegen der Bedeutung von Aerosolen für das Klima, die Biogeochemie und die menschliche Gesundheit werden Aerosolpartikel seit vielen Jahren untersucht. Klassifizierungskriterien von Aerosolen sind: Größe, Herkunft, Entstehungsart, chemische Zusammensetzung, optisch-physikalische Eigenschaften und Wirkung im Klimasystem. Die Größe der Aerosole ist die wichtigste Eigenschaft. Das Größenspektrum der Aerosole reicht von Molekülen mit einem Durchmesser von weniger als einem Nanometer bis hin zu großen und sichtbaren Bakterien, Algen, Pflanzenteilen, Pollen, Staubkörnern und Niederschlag. Atmosphärische Aerosole können Veränderungen unterworfen sein, z.B. Koagulation von kleinen Molekülen zu großen Molekülen, Verdampfung von flüssigen Bestandteilen der Moleküle oder Kondensation von gasförmigen Bestandteilen der Moleküle. Es wird auch zwischen primären und sekundären Aerosolen klassifiziert. Primäre Aerosole befinden sich direkt in der Luft, z.B. Meersalz und Staub. Zu den Aerosolpartikeln, die von Menschen und Tieren stammen, gehören : Haar- oder Hautabfälle, Brochosomen und Eier, die von Insekten in die Atmosphäre emittiert werden. Tabelle 1 zeigt Arten von primären Aerosolpartikeln mit Beispielen von Mikroorganismen. Arten von primärer AerosolpartikelnBeispielBiologische Organismen oder Ausbreitungseinheiten (lebendig oder tot, aggregiert oder isoliert)Bakterien, Algen, Pilze, Protozoen, Sporen, Pollen, Flechten, Archaeen, Viren usw.Feste Fragmente, Asscheidungen von biologischen Organismen oder AusbereitungseinheitenDetritus, mikrobielle Fragmente, Pflanzenreste/Laub, Tier Gewebe und Exkremente und Brochosomen usw.Tabelle 1. Charakteristische Arten von primärer Aerosolpartikeln. Sekundäre Aerosole werden in der Luft durch spontane Gaskondensation und chemische Reaktionen von Spurengasen, z.B. Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat, synthetisiert. Beispielsweise entstehen sekundäre Aerosole durch Oxidation von Kohlenwasserstoffen, aus chemischen Vorläufern von Nitrat oder durch Kondensation von Kohlenwasserstoffen. Die Übertragung von Corona Diese Aerosole spielen eine wichtige Rolle bei der Übertragung des Coronavirus. Die Aerosolpartikel werden beim Ausatmen in die Luft abgegeben. In den ersten Monaten der Pandemie haben sich die Experten jedoch auf die Schmierinfektion und die Tröpfcheninfektion konzentriert. Aerosol kam erst später in den Fokus. Aerosole sind für die Wissenschaftler sehr interessant, weil sich das Coronavirus in geschlossenen Räumen auf die Aerosole ausbreiten kann. Mit Hilfe von Aerosolen kann das Coronavirus wahrscheinlich lange Zeit überleben. Wissenschaftler an der Technischen Universität Berlin untersuchen die Beziehung zwischen Aerosolen und Covid-19 und simulieren die Übertragung durch Aerosole in der Luft. Dabei verwendeten sie verschiedene experimentelle Anordnungen: In der ersten Version befinden sich vier Personen im Büro ohne Belüftung. In der zweiten Variante befinden sich viele Personen im Büro mit Belüftung. Die Aerosole in der ersten Variante können sich im Büro in 20 Minuten vollständig ausdehnen. Die Konzentration der Aerosole ist im Büro mit Luftreinigung deutlich geringer. Es ist allerdings noch unklar, wie groß die Aerosolpartikel sein müssen, um Infektionen zu verursachen. Die Anzahl der von…